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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 한제헌 (Je-Heon Han)
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 한국공학대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수40
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흡음재는 비교적 적용이 용이하고 제작비용이 낮다는 장점이 있기 때문에,실내 음향, 머플러, 도시 및 환경 음향, 음향 의료기기에 이르기까지 다양한 분야에서 소음제어의 목적으로 사용되어져 왔다. 그러나 저주파수 영역에서의 소음이 주요한 문제로 다뤄지는 실내 음향이나, 우주 발사체 페이로드 페어링과 같은 분야에서 전통적인 흡음재는 높은 흡음 성능을 가지지 못하기 때문에, 저주파수대역에서 높은 흡음 성능을 가지는 흡음재에 대한 관심은 꾸준히 존재해 왔다.
저주파수 대역에서 높은 흡음 성능을 가지지만 공진주파수에서만 작동하는 공명기의 협대역 특성을 극복하기 위해 고안된 공명기 어레이는 서로 다른 공진주파수를 가지는 단위 공명기의 배열로 이루어진 흡음 구조체이다. 그러나 단위 공명기 개개의 흡음 성능을 알고 있다 하더라도 공명기 어레이의 흡음 성능은 예측하기 어려운 경향을 가지고 있기 때문에 공명기 어레이가 넓은 범위의 저주파수대역에서 높은 흡음 성능을 가지도록 설계하는 것에는 어려움이 존재한다. 이는 공명기의 열-점성 손실과 방사 손실의 균형으로 설명되는 공명기의 흡음 메커니즘이 그 원인이며, 공명기 어레이의 흡음 성능을 효과적으로 예측하기 위해서는 실수주파수영역에서의 단위 공명기 흡음 성능 분석만으로는 부족하다.
본 논문에서는 이론적인 해가 알려지지 않은 단위 공명기 형상을 제안하였으며, 이 단위 공명기는 기존의 공명기 모델보다 넓은 작동주파수 대역을 가지는 장점이 있다. 제안한 단위 공명기를 활용하여 저주파수대역에서 높은 흡음 성능을 가지는 공명기 어레이를 설계하기 위해 복소주파수영역에서 흡음 성능을 분석하는 기법인 복소주파수평면을 활용하였으며, 복소주파수 평면을 나타내기 위해 수치 해석과 커브 피팅을 이용하였다.
복소주파수 평면에서의 흡음 성능 분석을 활용하여 공명기 어레이의 흡음 성능을 효과적으로 예측할 수 있는 방법에 대해서 제시하였고, 제시한 방법으로 80~180Hz의 저주파수 대역에서 높은 흡음 성능을 가지는 공명기 어레이를 최종 설계하였다. 또한 마지막으로 최종 설계된 공명기 어레이의 흡음 성능을 임피던스 튜브 실험으로 검증하였다.
저주파수 대역에서 높은 흡음 성능을 가지지만 공진주파수에서만 작동하는 공명기의 협대역 특성을 극복하기 위해 고안된 공명기 어레이는 서로 다른 공진주파수를 가지는 단위 공명기의 배열로 이루어진 흡음 구조체이다. 그러나 단위 공명기 개개의 흡음 성능을 알고 있다 하더라도 공명기 어레이의 흡음 성능은 예측하기 어려운 경향을 가지고 있기 때문에 공명기 어레이가 넓은 범위의 저주파수대역에서 높은 흡음 성능을 가지도록 설계하는 것에는 어려움이 존재한다. 이는 공명기의 열-점성 손실과 방사 손실의 균형으로 설명되는 공명기의 흡음 메커니즘이 그 원인이며, 공명기 어레이의 흡음 성능을 효과적으로 예측하기 위해서는 실수주파수영역에서의 단위 공명기 흡음 성능 분석만으로는 부족하다.
본 논문에서는 이론적인 해가 알려지지 않은 단위 공명기 형상을 제안하였으며, 이 단위 공명기는 기존의 공명기 모델보다 넓은 작동주파수 대역을 가지는 장점이 있다. 제안한 단위 공명기를 활용하여 저주파수대역에서 높은 흡음 성능을 가지는 공명기 어레이를 설계하기 위해 복소주파수영역에서 흡음 성능을 분석하는 기법인 복소주파수평면을 활용하였으며, 복소주파수 평면을 나타내기 위해 수치 해석과 커브 피팅을 이용하였다.
복소주파수 평면에서의 흡음 성능 분석을 활용하여 공명기 어레이의 흡음 성능을 효과적으로 예측할 수 있는 방법에 대해서 제시하였고, 제시한 방법으로 80~180Hz의 저주파수 대역에서 높은 흡음 성능을 가지는 공명기 어레이를 최종 설계하였다. 또한 마지막으로 최종 설계된 공명기 어레이의 흡음 성능을 임피던스 튜브 실험으로 검증하였다.
목차
제 1 장 서 론 1제 1 절 연구 배경 1제 2 절 공명 현상을 이용한 흡음 구조체 연구사례 32.1. 미세 천공 패널 32.2. 멤브레인 타입의 음향메타물질 32.3. 헬름홀츠 공명기 42.4. 1/4 파장 공명기 42.5. 공명기 어레이 4제 3 절 연구 목적 및 내용 5제 2 장 헬름홀츠 공명기 흡음 메커니즘 6제 3 장 단위 공명기의 흡음 성능 11제 4 장 복소주파수평면을 이용한 흡음 성능 분석 13제 1 절 서론 13제 2 절 이론흡음율 함수의 복소주파수평면 분석 14제 3 절 피팅함수의 복소주파수평면 분석 18제 5 장 복소주파수평면 분석을 활용한 공명기 어레이 설계 22제 1 절 전체시스템에서 단위 공명기 흡음 성능 22제 2 절 공명기 어레이에서 구성 공명기 간의 연성 효과와 공명기 어레 이 설계 25제 6 장 임피던스 튜브 설계 및 실험 30제 1 절 전달함수법 30제 2 절 임피던스 튜브 설계 33제 3 절 공명기 어레이의 흡음률 측정 373.1. 측정 마이크로폰의 위상 응답 보정 373.2. 공명기 어레이의 흡음률 측정 40제 7 장 결 론 42참고문헌 44Abstract 49
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